科技日報記者 王延斌 通訊員 王偉 趙星
4月24日,神舟二十號載人飛船成功發射。此次太空之旅還有一位“神秘乘客”——來自山東理工大學的48個渦蟲片段樣本。它們將在太空進行為期6天的空間再生實驗,借助太空微重力和輻射環境探索人類細胞再生、抗老等終極密碼。
在山東理工大學實驗室里,記者看到了一群身長不足指甲蓋大的渦蟲,神奇的是即便被切成兩段,它們也能在短時間內重生為一個完整的生命體,被稱做“生物界孫悟空”。
“渦蟲是一種擁有極強再生能力的扁形動物,其生命歷程超過5.2億年,具有原始的三胚層和兩側對稱等生物演化的過渡性特征,是生物學研究中常用的動物實驗材料。”上述實驗項目負責人、山東理工大學生命與醫藥學院教授曹忠紅介紹,“渦蟲的組織修復能力十分驚人,即使斷成好幾段,每一段仍可再生出新的肌肉、皮膚、腸道,甚至有功能的大腦。而且,這種再生過程可以無限進行下去。”曹忠紅說,曾有科學家在實驗中把一條渦蟲切成279份,一周之后,每段都能再生成一個完整的渦蟲,成為人們研究再生、抗衰老等一系列問題的有效模型生物。
除了再生能力,渦蟲還有獨特的“耐饑餓能力”。
“它體型在1毫米到15毫米左右,在實驗室能養到15毫米。要是幾個月不喂食,它會縮小到兩三毫米,還會消化掉生殖系統等器官組織,維持基本生命。”曹忠紅透露,一旦有食物,渦蟲的消化系統、生殖系統就又能恢復了。
曹忠紅介紹,能“上天”的渦蟲需要達到嚴格的標準:外觀有雙眼點,體長在8至10毫米之間,健康又活潑。參與實驗的每條渦蟲都被切分為頭部、中段、尾部。最終優中選優,遴選了48個片段樣本搭乘神舟二十號飛船“上天”。
科研人員專門為渦蟲制作了一個帶有芯片的實驗盒,入軌之后,由航天員將其裝載到生命生態柜的小型生物通用培養模塊中啟動實驗,通過地面指令,完成樣品圖像采集、自動換液和樣品固定,并下傳數據。
與此同時,地面實驗室科研人員也設置了與中國空間站相同的實驗環境,同流程開展實驗。“我們將通過此次實驗分析渦蟲地球條件的再生和空間站中的再生有何區別,獲得空間復合環境與地面環境渦蟲再生過程中,關鍵時段的差異基因圖譜。”山東理工大學生命與醫藥學院教授趙博生說,渦蟲和人類基因組的相似度高達70%以上,所以研究渦蟲對于人類細胞克服老化、延緩衰老等都具有重要意義。
科研人員介紹,渦蟲空間再生實驗為國內首次開展,意圖通過研究空間復合環境對渦蟲再生過程的發生及生理形態的影響,探尋影響細胞修復再生的可能分子機制,從而進一步認識再生基本機制,研究結果將有助于解決人類空間損傷和修復等健康問題。
據了解,山東理工大學圍繞渦蟲研究已有20多年的科研積累,在渦蟲發育與再生、免疫、衰老及毒理方面開展了卓有成效的研究。2022年,由曹忠紅領銜申報的“空間微重力和輻射環境對渦蟲再生的影響及作用機制探索”獲批國家空間站工程空間應用系統科學實驗項目立項,為深入開展渦蟲研究提供了更廣闊的舞臺。
(山東理工大學供圖)